挖掘学科内涵，感受化学之美

——《同分异构与有机物多样性》课堂设计

陆海玲

上海市位育中学

 

一、课题：同分异构与有机物多样性

二、学时：1课时

三、教学设计说明：

有机化学对于高二学生来说完全是一个全新的知识领域，在还没有学习同分异构体等概念之前，教师在有机序言课中无法深入讲授导致有机物多样性的原因。即使蜻蜓点水般地讲了，学生也似懂非懂，不能深刻理解。

上教版×高二第二学期化学教材有机部分的内容编排特点是：概念逐一出现，如甲烷之后出现“烷烃”，乙烯之后出现“烯烃”等，这样的编排方式使教材的系统性特别强，但是教师在实施教学时往往会遇到一些实际问题，如烯烃和环烷烃、炔烃和二烯烃有相同的通式，同碳原子个数时可能形成类别异构，如果这些类似问题没有得到共同解决的话，学生无法从整体上理解和掌握相关知识点，在解题过程中也会遇到不少麻烦。

因此，笔者在学生学习了烷烃的相关内容，对有机物有了初步认识之后，设计了《同分异构与有机物多样性》这节课。学生在学习甲烷、烷烃时已经接触了同系物、同分异构体等概念，并对有机物的结构特点、碳原子的成键方式有了初步认识。但总体来说，有机物较无机物结构复杂，学生对有机物的结构陌生，需要借助形象的教学工具才能透彻地理解相关概念。在高一共价键内容的教学时，笔者曾尝试让学生用球棍模型搭出H₂O、NH₃、CO₂等分子结构，使学生体会了原子之间除了可以以单键连接，还能以双键等方式连接。学生有了搭建模型的经验，为本节课的教学实施提供了充分条件。

四、教学目标：

知识与技能：

1、学会根据球棍模型书写烃的结构简式、分子式。

2、进一步了解同分异构体的概念和种类。

3、学会从有机物中碳原子的成键特点入手，理解导致有机物多样性的原因。

过程与方法：

借助球棍模型，探究有机分子中碳原子的成键特点，并从中发现各种同分异构体的特征。

情感、态度与价值观：

1、  通过分子模型的搭建，发现有机分子种类繁多。

2、  体会模型法对于有机化学学习的积极作用。

五、教学重点、难点：

有机物多样性的原因；根据球棍模型书写结构简式、分子式。

六、教学过程：

教师活动	学生活动	设计意图
一、课前准备
以4名学生为小组，每组发放一盒球棍模型，同时提问：模型中的各色小球分别代表什么原子？判断依据是什么？	活动1：以小组为单位，认识球棍模型中的各色小球分别代表什么原子，并挑选学生代表讲述判定的依据。	帮助学生回顾共价键理论，巩固不同原子最多成键数的知识，为后面的3个学生活动能顺利展开打下基础。
巡视各学生小组，提供指导和帮助，同时从学生搭建的模型中挑选有代表性的收集到讲台上。	活动2：以小组为单位，讨论并动手用模型搭出任意一个含碳的有机分子结构。	强化碳原子4根价键的理论，训练学生的创造性发散思维能力。
对收集到的学生“作品”给予评价，简要介绍其结构特点。	观察、聆听，比较各小组“作品”的不同特点。	通过展示学生搭建的模型作品，让学生初步感受有机物种类多样性，同时引导学生自觉地发现有机物中碳原子的成键特点。
二、碳原子的成键特点
提供数据资料：到目前为止，有机物已经超过了三千万种，而无机物只有十几万种，每年新合成的化合物中90﹪以上是有机物。 提问：通过刚才的模型搭建，总结一下有机物种类为什么如此繁多呢？	聆听         思考、讨论、发言	通过碳原子成键特点的归纳，对学生活动2的成果进行提炼，同时为有机物的同分异构现象作铺垫。
PPT播放：碳原子的成键特点（详见板书设计）	聆听、笔记
三、同分异构的类型
巡视各学生小组，同时从学生搭建的模型中挑选有代表性的收集到讲台上。	活动3：从模型盒中取出4个碳原子模型和键模型若干，尝试搭建含有4个碳原子的烃的碳骨架	从活动2到活动3，先开放后集中，进一步强化有机物中碳原子的成键规律；为之后的学生活动4提供样本。
介绍收集到的学生“作品”，给出评价。	观察、聆听，比较各小组“作品”的不同特点。	巩固“碳原子的成键特点”。
选择活动3中搭出的部分碳骨架（如图示），要求学生根据模型练习书写结构简式和分子式。 ⑦         ⑨     ⑧      ⑩ ①          ④   ②          ⑤   ③          ⑥	活动4：根据活动3的碳骨架，按照编号写出相关分子的结构简式和分子式。（学生代表上黑板书写）	落实基本技能目标，学会根据球棍模型书写烃的结构简式、分子式；让活动3中的样本书面化，使学生从分子式和结构简式中更加直观地发现互为同分异构体的有机物，并为接下来教师的授课提供有效的素材。
提问：（1）刚才书写的“式子”中有哪些分子式相同？（2）分子式相同的结构上有什么差异？	思考、讨论、发言	通过问题引导，归纳同分异构的类型，落实知识点目标。
PPT播放：同分异构的类型（详见表1）	聆听、笔记
提问：（3）以上结构中出现了碳碳双键、碳环、碳碳三键对分子式有什么样的影响？	思考、讨论、发言	通过问题引导，归纳物质类别与通式的关系，落实知识点目标。
PPT播放：物质类别与通式（详见表2）	聆听、笔记
小结、PPT播放：导致有机物多样性的原因（详见板书设计）	聆听、笔记	对这节课内容作出总结，使学生全面了解有机物多样性原因。

 

表1：同分异构的类型

 

表2：物质类别与通式

 

 

 

 

 

七、板书设计：

碳原子的成键特点

碳原子两两之间结合方式不同

碳原子可以和其他原子或原子团结合

多个碳原子之间结合方式不同

单键 双键 三键

碳链 碳环

同分异构现象

①碳链异构 ②官能团位置异构 ③类别异构

《同分异构与有机物多样性》

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

八、教学后记

化学是在分子水平上研究物质的结构、组成、性质和变化规律的自然科学。化学学习有着独特的三重表征思维方式，即从宏观、微观和符号三种水平上认识和理解化学知识，并建立三者之间的内在联系。（见图1）球棍模型的使用贯穿于上述课堂设计中，使微观的分子符号化，变成“碳架”、“分子式”、“结构简式”以后的微观分子形象化了，有助于学生探究有机分子中碳原子的成键特点，并从中发现各种同分异构体的特征，对相关知识点的掌握起到了积极的作用。整节课以“同分异构”等概念为基础，以过程为导向，完成了有机化学中某“知识点群”的教学，即巩固了共价键理论，又落实了烃的分类、同分异构现象及种类等知识点，为后续的有机化学教学埋下了伏笔、打下了基础。

 

 

 

 

 

 

 

 

图1

同时化学强调“结构决定性质，性质决定用途”，有机化学尤其能体现这种思想。在学习有机化学之初就让学生体会有机物结构的多样性和导致其多样性的原因，为后续各类有机物性质不同、用途不同搭建了一个理论的平台。

 

参考文献：

王小莉.化学中概念教学的有效策略.化学教学，2010，（4）

毕华林.化学学科基本观念的内涵及其教学建构.